羧酸（carboxylic acid）是分子中含有羧基，并且具有酸性的一类有机化合物，其官能团是羧基（-COOH，carboxyl group）。羧酸根据分子中含 羧基 的个数，可分为一元酸、二元酸与多元酸；根据羧基所连 烃基 的种类，R为脂烃基或芳烃基，分别称为 脂肪酸 或 芳香酸 ；根据烃基是否饱和，可分为饱和酸和不饱和酸。羧酸在 有机合成 、生物代谢、临床应用和 食品加工 中起着重要作用。
羧酸中低级脂肪酸是液体，可溶于水，有刺鼻气味。中级脂肪酸是液体，部分溶于水，有难闻气味。 高级脂肪酸 是蜡状固体、无味、不溶于水。芳香酸是结晶固体，在水中 溶解度 不大。羧酸的 沸点 比分子量相当的 烷烃 、 卤代烃 的沸点要高，甚至比相近分子量醇的沸点还高。羧酸的 化学性质 活泼，具有酸的通性，可发生 取代反应 ，羧酸分子中的 羟基 可被卤 原子 、羧酸根、烷[wán]氧基及 氨基 等取代；在强 还原剂 作用下，可被还原成醇。
羧酸在自然界中普遍存在，许多羧酸是动植物代谢的中间体，有些还参与动植物的生命活动，有明显的生物活性和 药理学 活性。如 醋的运用 的主要成分是 冰醋 ，常用作酸度调节剂； 苯甲酸 的 钠盐 可作为食品 防腐剂 ； 高级脂肪酸 钠是肥皂的主要成分，用于去污 去油 ；而 DL-乳酸 、 丙酮酸 、 柠檬酸 等则是人体代谢的中间产物。
羧酸毒性较小，特别是 高级脂肪酸 在生物体的组织中也存在，几乎无毒，但低级及中级脂肪酸有刺激性、腐蚀性。且低级 脂肪酸 还是典型的恶臭物质，易污染环境。
结构
羧酸的 官能团 是羧基，羧基可以看作是由 羰基 和 羟基 组成的，但不是两者的简单加和。羧基中的 碳 为sp 2 杂化，3个sp 2 杂化轨道 分别与羰[tāng]基氧原子、羟基氧原子及羰基碳原子（或氢原子）形成3个σ键。而 羰基碳 上未参与杂化的p轨道与羰基上的p轨道“肩并肩” 重叠 形成π键，羟基氧上的孤对 电子 与π键发生p-π共轭，使得电子发生离域，稳定性增强。
羧基中p-π共轭的结果：碳氧 双键 与碳氧 单键 的键长趋向平均化；如X射线 衍射 证明在 甲酸 分子中，C=O双键键长为123 pm，较醛、酮[tóng]中 羰基 键长（122 pm）有所增长，C-O单键键长为131 pm，较醇中的碳氧单键（143 pm）要短；在甲酸晶体中，两个碳氧键键长均为127 pm。羰基碳的正电性降低，亲核加成难度增加； 羟基 极性 增大，羟基氢的酸性增强。
分类
根据羧酸中与羧基相连的 烃基 的种类不同，可分为 脂肪酸 和 芳香酸 。
根据烃基是否含有不饱和键，可分为饱和羧酸和不饱和羧酸。
根据羧酸分子中羧基的数目不同，可分为一元羧酸和多元羧酸。
命名
俗名
许多羧酸根据来源有其俗名，如 甲酸 俗称蚁酸，因其存在于蚂蚁等昆虫的毒汁中； 冰醋 又称 食用醋酸 ，因为它最初是从食用醋中获得的； 苯甲酸 又称 安息香 酸，因其最初是从安息香树皮中分离得到的； 草酸 又称草酸，广泛存在于绿色植物中。许多高级一元羧酸因最初是从 水解 脂肪得到的，又称为 脂肪酸 ，如 软脂酸 称为软脂酸， 硬脂酸 称为硬脂酸。
系统命名法
命名 饱和脂肪酸 时，选择含 羧基 的最长碳链作为主链，根据主链 碳 数目称为“某酸”。以羧基碳原子为起点，用阿拉伯数字标明主链碳原子的位次。
简单的羧酸习惯上也常用希腊字母来表示 取代基 的位置，即与羧基直接相连的碳原子位置为α，其他碳原子依次为β、γ、δ等，最末端碳原子位置为ω。
命名不饱和脂肪酸时，应选择包含羧基和不饱和键在内的最长碳链为主链，称为“某烯酸”或“某炔酸”。主链碳原子的编号仍从羧基开始，将 双键 、三键的位次写在“某烯酸”或“某炔酸”名称前面。
命名二元 脂肪酸 时，可选取包含两个 羧基 在内的最长碳链为主链，根据主链上 碳原子 的数目称为“某 二酸 ”。例如：
含有碳环的羧酸命名时，将碳环（脂环和芳环）看作 取代基 ，以脂肪酸作为母体加以命名。例如：
性质
物理性质
物态
低级脂肪酸（C 1 ~C 3 ）为液体，溶于水，有刺鼻气味。中级脂肪酸（C 4 ~C 9 ）为有酸腐臭味的油状液体（ 丁酸 为脚臭味），难溶于水。脂肪族 二元酸 和芳香羧酸都是固体。 高级脂肪酸 为蜡状固体， 挥发性 低，无气味。固态羧酸基本上没有气味。
溶解性
羧酸与水形成 氢键 的能力比相同 碳 数的醇要强，因此羧酸比同数碳原子的醇在水中的 溶解度 要大一些。在饱和 一元酸 中， 甲酸 至丁酸可与水 混溶 ，从 戊酸 开始，随碳链的增长，由于憎水的 烃基 愈来愈大，水溶性迅速降低，C 10 以上的酸不溶于水，而溶于 乙醇 、 乙醚 、 三氯甲烷 等有机 溶剂 。 多元酸 的水溶性大于同碳原子的一元羧酸，而芳香羧酸水溶性小。
润滑性
高级脂肪酸具有润滑性。通过对长链 脂肪酸 的X射线研究，证明了这些分子中碳链按锯齿形排列，两个分子间 羧基 以 氢键 缔合，缔合的双分子有规则地一层一层排列，每一层中间是相互缔合的羧基，吸 引力 很强，而层与层之间是以引力微弱的烃基相毗邻，相互之间容易滑动。
熔沸点
直链 饱和脂肪酸 的沸点随相对分子质量增大而升高， 熔点 则随 碳 数增加而呈锯齿形上升，含偶数碳原子的酸的熔点比前、后两个相邻的 奇数 碳原子酸的熔点都高。在羧酸分子中， 羧基 的 羰基 氧是 氢键 中的 质子 接受体， 羟基 氢则是质子给予体。因此，羧酸分子间可以通过分子间氢键而缔合。由于羧酸分子能通过分子间 氢键 缔合成二聚体，而 一元醇 分子之间只能形成一个氢键，因此羧酸的沸点比相对分子质量相当的 烷烃 、 卤代烃 的沸点高，甚至比相对分子质量相当的醇的沸点高。如 甲酸 和 乙醇 的相对分子质量相同，甲酸的 沸点 为101℃，而乙醇的沸点则为78℃。
化学性质
酸性和成盐反应
羧酸在 水溶液 中能 电离 出H + ，形成羧 酸根离子 ，所以其水溶液显酸性，能与碱或金属 氧化物 生成盐和水。
与 无机酸 相比，羧酸一般都是 弱酸 ，其主要原因是羧酸在水中只能部分电离。除甲酸外，大多数饱和 一元酸 的pK a 为4~5，但羧酸的酸性比 碳酸 强，可以和 碳酸盐 （或 碳酸氢盐 ）反应生成 羧酸盐 并放出 二氧化碳 气体。例如：
二元羧酸 与 无机 二元酸 相同，分两步 电离 ，第二步电离比第一步要难，因此，二元酸的pK a2 总是大于 pK a1 。羧酸的酸性强弱与其结构有关，影响羧酸酸性的因素很复杂，但最重要的是 羧基 所连 基团 的 诱导效应 。具有供 电子效应 的 原子 或基团使羧酸的酸性减弱；具有吸电子效应的原子或基团能使羧酸的酸性增强。此外，吸 电子 诱导效应越强，酸性越强。
在对位取代的 苯甲酸 中，能使 苯环 活化 的 取代基 使羧基上的 电子云 密度加大，H-O键的电离更加困难，酸性减弱；反之，酸性增强。而对于两个 羧基 相距较近的 二元酸 来说，其酸性比相同 碳 的 一元酸 强，但当两个羧基相距较远时，酸性显著减少。
取代反应
在一定条件下， 羧基 中 羟基 被 卤族元素 、 氧基、烷氧基、 氨基 取代，分别生成 酰卤 、 酸酐 、 、 酰胺 等 羧酸衍生物 。
生成酰卤
最常见的反应是羧酸与 三氯化磷 、 五氯化磷 或 氯化亚砜 等试剂作用制得：
生成酸酐
一元酸在脱水剂（如 五氧化二磷 、 乙酸酐 ）作用下两分子羧酸加热失水，生成酸酐：
生成酯
在 无机酸 的 催化 下，羧酸与醇作用生成酯，这种反应叫做 酯化反应 ：
酯化反应是一个 可逆反应 ，其逆反应叫 水解 反应。酯化反应 速率 非常缓慢，必须在 催化剂 和加热条件下进行。酯化反应当中常用的 催化剂 有 硫酸 、 氯化氢 、 三氟化硼 等，该反应也可使用 有机酸 催化，如 对甲苯磺酸 、 氨基磺酸 等。由于酯化反应是可逆的，所以为了提高产量，一般采用增加反应物的浓度或不断除去生成的酯或水，使得平衡向右移动。
羧酸与一级醇、二级醇反应形成酯时，是按照酰氧键断裂的 反应机理 进行的；羧酸与 叔醇 反应形成酯时，则是按照烷氧键断裂的反应机理进行的。
生成酰胺
羧酸与氨或碳酸 作用得到羧酸 铵盐 ，铵盐受热失水生成酰胺，如果将酰胺继续继续加强热或与 五氧化二磷 作用，可以进一步失水生成 ：
脱羧反应
羧酸分子中脱去 羧基 ，放出 二氧化碳 的反应称为脱羧反应。羧酸的羧基通常比较稳定，只有在特殊的条件下才能发生脱羧反应，而且不同的羧酸脱羧生成不同的产物。 饱和一元羧酸 通常是将其转成 钠盐 再与 碱石灰 共融，发生脱羧反应，生成少一个 碳 的 烷烃 。
当一元羧酸上的α-C上连有强吸 电子 基时，羧酸变得不稳定，受热后容易脱羧。同理由于羧基是强吸电子基，所以 二元羧酸 如 草酸 和 丙二酸 受热后都容易脱羧，生成比原来少个碳原子的一元羧酸。脱羧反应在动植物体内普遍存在，且是在酶的 催化 下进行的。
还原反应
由于 羧基 中存在p-π共轭效应，使得羧基很难催化 氢化 ，只有在特殊的强 还原剂 如 氢化铝锂 （LiAlH 4 ）作用下，能将其还原成为 伯醇 。
α-H的卤代反应
羧酸的α-H 原子 于受到羧基的吸 电子效应 的影响，比较活泼，在光照或 红磷 催化下，它们能被氯或溴（ 和碘除外）逐个被取代，生成α-卤代酸。
应用
食品领域
羧酸在食品领域中有广泛的应用，如：天然 甲酸 可作为香料 增效剂 用于香料的配制； 冰醋 俗名 食用醋酸 ，是 醋的运用 的主要成分，一般食醋中约含6% ~8%的乙酸，它还常以盐的形式存在于植物果实和液汁中，是人类使用的一种酸度调节剂，还可作为 食品增香剂 、 防腐剂 、色素稀释剂； 苯甲酸 是重要的酸型食品防腐剂，在酸性条件下，对 霉菌 和细菌均有抑制作用；各种植物油与动物油脂都含有 脂肪酸 （如 花生油 、葵花籽油、 猪油 等），是人们日常生活离不开的烹 原料。
化工领域
脂肪酸 在化工领域的应用十分广泛，可用作混合 脱模剂 和添加剂，可作为反应中间原料，应用于制皂、 表面活性剂 、合成树脂、涂料、纤维、 润滑脂 膏、医药和化妆品等行业。
低级脂肪酸常见于石油化工、油脂加工、皮革制造、 肥皂 、合成 洗洁精 、酿造、制药、香料等行业中。如 甲酸 广泛用于农药、皮革、 染料 、医药和橡胶等工业生产中； 乙酸 主要作为合成 有机化合物 的原料，也可用作农药、医药和 染料 等工业的 溶剂 和原料，在照相、药品制造、织物印染和橡胶工业中都有广泛用途。
天然 脂肪酸 可作为原料制备新型的 氧化胺 表面活性剂 ，具有增溶、乳化、稳泡、洗涤、保湿和抗静电等多种性能，在高档洗涤剂、化妆品、医药、纺织等领域得到广泛应用。 脂肪酸 还可作为活化剂和 乳化剂 应用于橡胶工业；作为热 稳定剂 和 润滑剂 应用于塑料工业；作为 抗静电剂 和柔软剂应用于 纺织工业 ；其 衍生物 或者二聚体可应用于制作 油墨 、涂料和颜料、油漆等。
不 饱和脂肪酸 常被用作为美容护肤的功能因子添加到护肤品及美容美发产品中，如 黄花月见草 、玫瑰油、 可可脂 、乳母果油等，这主要利用的是其中的 花生四烯酸单细胞油 和C- 亚麻酸 的营养保护功能。
医药领域
芳香族羧酸 可用于解热镇痛药物中，如 水杨酸 类是常用药物阿司匹林的成分之一，是一种历史悠久的解热镇痛药，还有抑制 血小板 聚集功能，可用于预防和治疗 心血管疾病 ；痛炎宁的主要成分为水杨酸 胆碱 与水杨酸镁的 复合物 ，功能与阿司匹林类似，且无明显的胃黏膜损伤等不良反应；克湿灵即 水杨酸 镁，用于治疗各种 关节炎 ，因不含钠离子，尤其适用于伴有 高血压 或 心力衰竭 的患者。
另外， 芳基 乙酸 类，如 消炎痛 （吲 美辛）成分为2- 甲基 1-(4-氯苯甲 酰基 )-5- 甲氧基 1H-咧噪-3-乙酸； 舒林酸 （奇 诺力 ）、 双氯芬酸 、托美丁等皆为芳基乙酸类化合物。
芳香族有机酸 还是一些中草药的主要 有效成分 ，如 土槿皮 中的土槿皮酸有很好的抗真菌作用； 青木香 中的 马兜铃酸 能增强吞噬 细胞 吞噬功能，调节机体免疫力； 咖啡酸 、 水杨酸 、马兜铃酸、 阿魏酸 、 苯甲酸 等已作为消毒消炎、抑菌、驱虫、增多 白细胞 、利胆、抗心肌缺氧、缺血、心绞痛、动脉硬化药物，广泛应用于医药临床。代表化合物有 莽草酸 、 丁香酸 、白果酸等。
此外， 苯甲酸 和 邻苯二甲酸 等 芳香族羧酸 ，还可用于 染料 、香料工业，塑料制品的 塑化剂 ，食品、饮料和药物中的 防腐剂 等。
来源与制备
羧酸广泛存在于自然界中，脂肪族羧酸很重要的来源是动物和植物的脂肪。从脂肪 中能 得到纯度达90%以上的直链偶数碳羧酸。其中许多 高级脂肪酸 主要仍由天然的油、脂、蜡 水解 获得，如 月桂酸 、 硬脂酸 、 油酸 、 亚油酸 等。
食用醋酸 是羧酸中较重要的一种，最早是从发酵法制取的 醋的运用 中获得的。此外，还有不少酸仍用发酵法生产，如 柠檬酸 、 DL-乳酸 、 酒石酸 、 DL-苹果酸 、 衣康酸 等。
苯甲酸 、 邻苯二甲酸 、 对苯二甲酸 等是重要的芳香族酸。工业上通过 十二烷基苯 的氧化来制备，所需的 甲苯 和 二甲苯 很容易从煤焦油精或从石油的 脂肪烃 催化重整 中得到。工业上制备酸，大多以容易得到的原料为起点，采取氧化的方法合成。
氧化法
利用其他化合物的氧化反应是制备羧酸的常用方法。例如烃类、醇类、醛、酮类等等。工业上常以 石蜡 等高级 烷烃 为原料，在 催化剂 高锰酸钾 、 二氧化锰 的存在下，用空气或 氧气 进行氧化，发生碳链断裂，可制得 高级脂肪酸 的 混合物 ，再分离 提纯 。 烯烃 也可以用来制备羧酸，但是一般采用对称的烯烃和环状的烯烃、或末端烯烃，氧化时产物较为单一。
在 过氧苯甲酰凝胶剂 如高锰酸钾、 重铬酸钾 、 硝酸 的氧化下，具有 烷基 支链的 芳香烃 也能被氧化生成羧酸。
伯醇 或醛氧化可得同碳数的羧酸，这是制备羧酸的最普通的方法。当采用不饱和伯醇或醛氧化生成相应的羧酸时，需选用适当的弱 氧化剂 ，以免影响不饱和键。
脂 环己酮 的常被用来制取 二元羧酸 ， 甲基酮 常被用来制比甲基酮少一个 碳原子 的羧酸。
腈水解
腈类化合物一般由 卤代烃 与 氰化钠 （钾）反应制备，在酸性或碱性水溶液中加热即水解生成羧酸。芳香族腈也可以水解制备 芳香酸 ，但是芳香腈必须由 重氮盐 制备而得。
格氏试剂与CO
格氏试剂和 二氧化碳 作用，经水解生成羧酸。用此法合成的羧酸比原来 格氏 试剂中的 烃基 增加一个碳原子。在制备烃基卤化镁时，应注意烃基上不能含有能与格氏试剂发生反应的其他 基团 。
危害
羧酸毒性较小，特别是 高级脂肪酸 在生物体的组织中也存在，几乎是无毒的，但低级及中级脂肪酸则有刺激性、腐蚀性，特别是分子中含有 卤素 、 双键 的脂肪酸，对皮肤、粘膜的刺激性较强。
羧酸具有酸性，如浓的 甲酸 溶液对组织的腐蚀性与 无机 强酸 一样，纯 冰醋 同样具有强烈的腐蚀性。 丙烯酸 和 甲基丙烯酸 无论口服还是皮肤接触，均被认为有相当的毒性。一般说来，羧酸每个分子有两个以上 羧基 ，碳 骨架 上有不饱和键，α-碳位置有 羟基 都会增加其腐蚀性和毒性。
低级 脂肪酸 是典型的恶臭物质之一，常见于石油化工、油脂加工、皮革制造、 肥皂 、合成 洗涤剂 、酿造、制药、香料、食物腐烂、粪便处理等。低级 脂肪酸 主要包括 乙酸 、 丙酸 、 正丁酸 、 异丁酸 、正 戊酸 等，这些物质都含有强烈的刺激性气味，且随着分子量的增加，嗅觉阈值不断降低，污染环境。
常见羧酸
甲酸
甲酸俗称蚁酸，存在于蚁类等昆虫体内，也广泛存在于 线麻 、 松叶 等植物体内。甲酸为 无色 透明液体，有刺激性气味，能与水、 乙醇 、 乙醚 和 甘油 任意 混溶 。 熔点 8.4℃， 沸点 100.8℃， 易燃 ，有腐蚀性。甲酸是羧酸中唯一在 羧基 上连有氢原子的酸，所以甲酸既有羧酸的结构，又有 醛基 的结构。能被 高锰酸钾 、 托伦试剂 、费林试剂氧化，甲酸的类醛基结构使其具有还原性，能还原 苄醇 等 有机化合物 ，与酮和氨（或 仲胺 ） 经还原反应生成 氨基 化合物，能将 二氧化硫 还原为硫代 硫酸根 离子。
甲酸 蒸气与空气形成爆炸性 混合物 ，遇明火、高 热能 引起燃烧爆炸。与 强氧化剂 可发生反应，具有较强的腐蚀性。对于人体，甲酸主要引起皮肤、黏膜的刺激症状。接触后可引起 结膜炎 、眼睑水肿、 鼻炎 、 支气管炎 ，重者可引起急性 化学 性肺炎。浓甲酸口服后可腐蚀口腔及 消化道 黏膜，引起呕吐、 腹泻 及胃肠出血，甚至因急性肾功能衰竭或 急性呼吸衰竭 而致死。皮肤接触可引起炎症和 溃疡 。
甲酸是基本有机化工原料之一，广泛用于农药、皮革、 染料 、医药和橡胶等工业。 甲酸 可直接用于织物加工、 革、纺织品印染和青饲料的储存，也可用作 金属表面处理剂 、 橡胶助剂 和工业 溶剂 。在 有机合成 中用于合成各种甲酸酯、 吖啶类 染料和 甲酰胺 系列医药中间体。
乙酸
乙酸因是 食醋 的主要成分，又称 食用醋酸 。在自然界中分布广泛，在水果或植物油中主要以其化合物酷酯的形式存在；在动物的组织内、排泄物和血液中以 游离酸 的形式存在。乙酸是 无色 液体，有强烈刺激性气味。 熔点 16.6℃， 沸点 117.9℃，纯乙酸在16.6℃以下时能结成冰状的固体，所以常称为 乙酸 。易溶于水、 乙醇 、 乙醚 和 四氯化碳 。纯的冰醋酸是无色的吸湿性液体，凝固点为16.6℃，凝固后为无色 晶体 。
乙酸具有腐蚀性，其蒸气对眼和鼻有刺激性作用。 冰醋 是一种简单的羧酸，是一个重要的 化学试剂 。乙酸常被用来制造 电影胶片 所需要的 醋酸纤维素 和木材用胶黏剂中的 聚乙酸乙烯酯 ，以及很多 合成纤维 和织物。冰醋酸是最重要的 有机酸 之一，主要用于生产 乙酸乙烯 、 乙酸酐 、醋酸纤维、 醋酸酯 和金属醋酸盐等，也用作农药、医药和 染料 等工业的 溶剂 和原料，在照相、药品制造、织物印染和橡胶工业中都有广泛用途。
乙二酸
草酸 即草酸，是最简单的有机 二元酸 之一。草酸遍布于自然界，常以 草酸盐 形式存在于植物如 伏牛花 、 羊蹄草 、炸酱草和 酸模 草的细胞膜中，几乎所有的植物都含有草酸盐。乙二酸是人体中 维生素c 的一种代谢物。 甘氨酸 氧化脱氨而生成的 乙醛酸 ，如进一步代谢障碍也可氧化成草酸，甚至可与钙离子结合沉淀而致 尿路结石 。对人体有害，会使人体内的酸碱度失去平衡，影响儿童的发育。
草酸在工业中有重要作用，草酸可以除锈，可以作为 络合剂 、掩蔽剂、 沉淀剂 、 还原剂 。分析中用以检定和测定金属离子；沉淀金属离子和 稀土元素 ；校准 标准溶液 。可用作 漂白剂 、助 染剂 ，也可用来除去衣服上的铁锈。建筑行业在涂刷 外墙涂料 前、由于墙面碱性较强应先涂刷 草酸 除碱。医药工业用于制造 金霉素 、 土霉素 、 四环素 、 链霉素 、 冰片 、 维生素 B 12 、苯巴比妥等药物。印染工业用作显色助染剂、 漂白剂 。塑料工业用于生产 聚氯乙烯 、 氨基 塑料、 脲醛 塑料等。
苯甲酸
苯甲酸 又称 安息香 酸，具有苯或甲醛的臭味。 熔点 122.13℃， 沸点 249℃，相对密度1.2659。在100℃时迅速 升华 ，它的蒸气有很强的刺激性，吸入后易引起咳嗽。微溶于水，易溶于 乙醇 、 乙醚 等有机 溶剂 。苯甲酸是 弱酸 ，比 脂肪酸 强。 化学性质 相似，都能形成盐、酯、 酰卤 、 酰胺 、 酸酐 等，不易被氧化。苯甲酸的 苯环 上可发生 亲电取代反应 ，主要得到间位取代产物。
苯甲酸以 游离酸 、酯或其 衍生物 的形式广泛存在于自然界中，例如，在 安息香 胶内以游离酸和 酯的形式存在；在一些植物的叶和茎皮中以游离的形式存在等。工业上 苯甲酸 是在 催化剂 存在下用空气氧化 甲苯 制得；或由 邻苯二甲酸酐 水解脱羧制得。苯甲酸及其 钠盐 可用作 乳胶 、牙膏、 果酱 或其他食品的抑菌剂，也可作染色和印色的媒 染剂 。